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CapDrive 的工作原理

大多数压电驱动器会先给执行器充电,待执行动作完成后,再将该电荷以热能的形式散失。而CapDrive不会向地线放电——它会回收能量,并在下一个工作周期中重复利用。

它依靠一个作为双向泵工作的功率电感器运行。能量从电源流入电感器,再流入执行器,随后又流回电源,而不是以热能的形式被转换掉。同一个电感器同时处理降压和升压两个阶段,因此CapDrive仅凭这一组件即可输出0至120V的电压,无论是交流还是直流,单极还是双极。

由于在两个工作周期之间不会消耗任何能量,因此即使在驱动高压波形时,CapDrive 的待机电流也仅为微安级。

CapDrive的电路图,展示了电感器(桶)通过开关S1和S2在电池(水箱)与压电致动器(桶身)之间传输能量,并附有各循环中能量水平恢复情况的图表。
S1将电能从电池充入电感器。S2将电能从电感器释放到压电致动器中。剩余的电能会带入下一个周期,而不是被浪费掉。

能效提升10倍。

能量被回收,而非散失

PCB 占用面积缩小至原来的四分之一

占地面积最小,影响力最大

集成式力感应

0.3毫秒启动,即时响应

高清画质。瞬时响应。细节丰富。

左侧的模糊画面是由传统触觉马达产生的。它们加速缓慢,且振动时缺乏精准度,导致细节难以辨识。这种“模糊”的反馈会使用户与设备产生隔阂。

要呈现右侧画面中那般锐利的细节,您需要由 CapDrive™ 驱动的压电致动器。我们的技术能够提供精确的高压控制,使致动器能够瞬间启停。这使得压电致动器能够呈现出如同阳光下山巅般清晰分明的纹理。

CapDrive 与竞争对手的对比

CapDrive™技术将高清触觉反馈和集成力感应功能带入最微小的设备中,同时降低了解决方案的功耗。

功能 LRA Piezo - 竞赛 压电 -CapDriveTM
功耗
启动时间 [毫秒] 25 1.5 0.3
底面尺寸 微型
集成压力传感
高清触觉技术

LRA = 线性谐振执行器, Piezo - 竞赛 = TDKPowerHap™2.5G 压电致动器与竞争对手的驱动器配合使用, 压电 -CapDriveTM = TDKPowerHap™2.5G 与 Boréas CapDrive 配合使用的压电致动器TM 驱动技术

*以100克质量为例。加速度与反馈强度相关。数值越高,反馈越强

究竟有什么不同

LRA 电机以固定的振动频率运行,因此无论驱动电子元件性能多么出色,其输出始终呈弥散状态。线性压电驱动器在每个周期内都会在线性阶段消耗能量,因此功耗和发热量与驱动频率成正比。开关式压电驱动器虽然能回收部分能量,但其产生的开关噪声需要更大的输出滤波器,这也正是导致其占用空间增大的原因。

CapDrive 通过单个双向电感回收能量,并可输出最高达 120V 的任意波形。无需固定频率,无线性级损耗,也无需为规避问题而使用过大的滤波器。

常见问题

CapDrive 是降压转换器还是升压转换器?
它兼具这两种功能——既是降压转换器,又是升压转换器,且具有自适应控制特性。控制器会按每个工作周期自动在两种模式之间切换,而非固定为升压或降压模式,正是通过这种方式,它才能高效地跟踪任意输出电压。

CapDrive 支持处理哪些类型的负载?
任何电容性负载,例如压电致动器、MEMS 和电容器,其电容值范围从低纳法级到几微法级。每款 Boréas 集成电路都会针对其目标应用指定推荐的负载阻抗范围。

CapDrive 可以产生哪些输出电压和波形?
Boréas 集成电路可生成任意波形,电压最高可达 120 V,具体取决于所选产品,可为单极或双极、交流或直流。

在驱动负载时,建议使用正弦波或高斯波等平滑波形,以最大限度地降低可听噪声——参见 Boréas 的 关于可听噪声抑制的应用说明.

CapDrive 是如何实现节能的?
它像一台双向能量泵一样工作:并非将负载中储存的能量以热能形式释放,而是将该能量回收回电源总线。因此,消耗的功率仅包括执行器负载中的损耗以及转换过程中的损耗。

功率损耗的主要来源有哪些?
主要损耗源于电感器的电阻(DCR)和磁芯、晶体管导通区以及栅极驱动开关。与输出的能量相比,这些损耗都很小。

CapDrive 需要哪些外部组件?
所需的关键外部被动元件包括功率电感、检测电阻和低成本电容器。某些产品还需配备外部场效应管。

是什么决定了最大输出功率?

每款产品的绝对最大输出功率是根据其设计和目标应用而设定的。随后,可通过配置物料清单(BOM)来设定适合特定应用的最大功率传输值。这可以通过以下方式实现: Boreas 的 BOM 计算器 以优化物料清单(BOM)并缩小解决方案的占用空间。